题目：整体叶盘精密制造在线测量系统研究

        航空发动机是飞机的关键部件之一，提高航空发动机的推重比是现代航空发动机结构设计和制造的核心任务。将传统结构的叶片和轮盘设计成整体结构的整体叶盘，可以使发动机整体结构大为简化，推重比和可靠性明显提高，因此整体叶盘及其精密制造技术越来越受到人们的关注。本文在国家 “863”项目(2012AA041304)-“整体叶盘智能精密制造关键技术研究”的资助下，针对整体叶盘测量加工一体化精密制造系统中的测量系统涉及到的测量机器人构型综合、测量轨迹规划、点激光传感器工具坐标系标定和机器人定位误差分析与校准等关键问题进行研究，为提升整体叶盘这一关键零部件的制造水平和能力提供有力保证，进而推进整体叶盘精密制造技术创新及我国航空航天产业的发展：

        第一，针对现有测量机器人在测量结构复杂的整体叶盘时有些测量点的测量位姿不可达的问题，提出了基于作业工作空间及其维度的串联式机器人构型综合方法。在此基础上，综合出了满足整体叶盘测量要求的新型测量机器人的构型并通过仿真验证了构型的有效性；

        第二，为了兼顾测量效率和测量精度，将曲面的UV曲线与测地线有效结合，提出了基于曲面弦高差的测量作业点位置规划策略，实现了根据曲面弯曲程度采样测量作业点的过程；为了保证测量过程不发生干涉现象，提出了基于单作业点作业矩阵空间中最佳单作业点作业矩阵空间元素及单作业点全约束有效作业矩阵空间最小偏角元素的测量作业点姿态规划策略，有效避免了测量过程的干涉问题。在此基础上，实现了整体叶盘在线测量过程路径的规划；

        第三，为了实现测量数据的统一，在推导出机器人通用工具坐标系标定算法的基础上，设计了基于视觉系统控制的约束点的机器人点激光传感器工具坐标系位置和姿态标定算法；同时分析了工具坐标系各分量标定误差对测量结果的影响，为有效控制标定精度提供了理论依据；

        第四，为了提高机器人的定位精度，首先设计了机器人定位误差测量系统中工具坐标系及基坐标系的标定算法和基于正交试验法的定位误差测量样本空间，为机器人定位误差的有效测量提供了保障；然后建立了基于雅克比矩阵的机器人全闭环定位误差数学模型，分析了影响机器人定位误差的敏感因素和各因素对定位误差的影响规律；在此基础上，实现了机器人定位误差的测量与校准；

        第五，搭建了由机器人、点激光传感器、单目视觉系统、FARO测量臂等相关设备组成的实验平台，对机器人点激光传感器工具坐标系标定算法、工具坐标系标定误差对测量结果的影响、机器人定位误差测量与校准、面向复杂型面航空发动机叶片机器人测量等相关研究内容及理论分析结果进行了实验验证与分析。